淺談水煤漿燃燒固硫技術分析

摘要：隨著我國對電力能源的需求增多，采用火力發電的企業越來越多，其中存在著許多問題。文章針對水煤漿固硫技術——固硫機理、固硫劑及其助劑等的研究現狀做了概述，并對該領域未來的發展進行了詳細的分析。

關鍵詞：水煤漿；固硫；固硫劑

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0072-02

1 水煤漿固硫技術分析

在我國的能源構架里面，煤炭作為一次性能源比例在75%以上，這種結構在短期內是不會發生變化的，煤炭始終會作為主要能源去使用，因此由煤炭帶來的污染也急劇加重。根據統計分析，我國大氣污染的主要成分是來自煤炭的SO₂的污染，占到污染比重的87%，我國酸雨的覆蓋面積，也占到了國土面積的三分之一左右。如何有效地利用煤炭這個能源，解決污染帶來的問題成了緊迫的問題。水煤漿是新興的代油燃料，它的應用前景非常好，其優勢在于存儲、物流運輸，煙塵的降低以及硫析出的時間長短，固硫產生的效率等，這些都高出煤炭的使用程度以及污染的降低。當前，固硫形態的水煤漿使用和發展，對大氣污染程度的下降意義重大。這種技術在學術界和媒體上報道很多，許多研究單位都進行過這方面的研究和開發。但是對燃燒后產生的煙氣脫硫，還有就是燃燒前煤炭的清洗始終是個難題，這需要高精端的大型設備進行處理。無疑大幅度地提高了煤炭使用中的成本，在現實中無法做到廣泛的推廣和應用。固硫型水煤漿就是在其中加入固硫劑，它的優勢是成本低、簡單、脫硫的效果明顯等，對它的推廣有著非常好的作用。

2 水煤漿固硫技術發展現狀

現今我國固硫技術已經進入了非?？斓陌l展階段，但是仍處于初級階段。其中它的運用和發展、固硫的理論研究，實際中固硫劑的研發也是如此。水煤漿中水是對流變特性有影響的，生產脫硫型水煤漿要多關注其影響因素。

2.1 固硫機理的發展現狀

煤燃燒固硫機理和固硫型水煤漿基本上一致，在固硫型水煤漿里面有不多的添加劑，這就比煤粉的燃燒溫度低，在分析水煤漿硫析出動態性中馮云崗等，給出了自己研究的成果。他們認為煤里面的有機硫和無機硫在燃燒溫度上分為兩個層面。有機硫開始析出是在400攝氏度左右，無機硫析出是在溫度達到1000攝氏度，不過在爐溫達到1200攝氏度時，高溫硫析出的時間需要長一點，但是低溫硫去很快就出來了。

2.2 固硫劑研究現狀

當今國內使用固硫劑大多是鈣基固硫劑，這主要是因為原料易于尋找，能夠在市場中找到，且其價格低，在實際中固硫的效果明顯，能夠滿足市場的需求。選擇固硫劑的意義就在于成本低、來源充足、固硫的效果非常好。還有就是分析水煤漿燃中固硫當中，不僅要分析其經濟的成本性、燃燒的效果及固硫率，更要分析其在水煤漿中的流變特性。我們所認知的鈣劑固硫劑能夠分成兩組，是機鈣固硫劑和無機鈣固硫劑，這兩種固硫劑的使用效果非常好，對水煤漿的性能影響并不明顯，不過它的固硫效果可變性非常不穩定。研究中劉建中等對鈣基固硫劑對水煤漿性能影響分析出，無機鈣對水煤漿的影響沒有鈣劑的影響低很多。因為分子量小，不容易和水融合的物質是做固硫劑的材料。唐海香等對CaCO₃、CaO、Ca（OH）₂三種鈣基固硫劑進行了固硫實驗對比，研究發現，三種鈣基固硫劑固硫效率的次序為CaO2> CaCO₃。作為鈣的同種族元素鋇也具有固硫作用，陳占文等對BaCO₃CaCO₃兩種固硫劑進行了固硫實驗，發現BaCO₃、與CaCO₃都能起到固硫作用，BaCO₃固硫效果要優于CaCO₃，但考慮到BaCO₃的價格昂貴，不適用大量工業應用，CaCO₃卻原料易得，性價比高。NaOH高溫分解生成的NaO₂能與燃燒產物SO₂反應，但其固硫產物分解溫度低，固硫效果差。霍永春等研究Ca（OH）₂與NaOH的對比固硫實驗時認為，NaOH在高溫下分解為NaO₂，NaO₂在燃燒中變成了氣態，能夠跟煙氣飄走，這時候進行管道冷卻，其中的一部分硫就能夠從煙氣中脫離，粘附在冷卻的管壁上，這就很容易堵塞管壁。其固硫產物分解溫度低、固硫效果差等因素都導致NaOH不宜單獨作為固硫劑使用。但是NaOH卻可與CaCO₃同時使用，作為助劑，NaOH可提高CaCO₃的固硫效果。

2.3 固硫助劑研究現狀

鈣基固硫劑在當前的應用十分廣泛，實際的使用中效果也非常明顯，能夠很好地固硫。但是在高溫中（溫度>1000℃），固硫產生的其他物質CaSO4慢慢分解并且重新組成SO₂，導致固硫的情況不好，為達到高溫下良好的固硫效果，在水煤漿里面摻入少量的水煤漿，可非常好地提高水煤漿的固硫效果，在固硫型水煤漿中少量的摻入Al2O₃、Fe2O₃、TiO₂等金屬的氧化物，然后進行實驗對比，從中沒有發現同樣的金屬氧化物，這也就證明了固硫效果的程度不一樣，三種不同的固硫劑對水煤漿固硫起到的作用也不一樣，其中分析灰渣得出， 它的機理是在充分燃燒中非晶態物相增加，其在高溫溶解下附著在固硫產物CaSO4的上面，抑制了CaSO4分解速率，其中對SO₂的逸出進行了有效的抑制。

3 水煤漿固硫應用分析

我國的水煤漿技術雖然研究得很全面和廣泛，但是在實際中卻沒有被大量的應用，我國的第一臺固硫型水煤漿示范鍋爐，是在2000年在北京燕化公司第三熱電站點火試驗成功的。這臺鍋爐在燃燒中能夠達到98.5%的固硫率，其產生的灰渣還可以進行再次利用，包括制磚、水泥的生產和制造，其環保的程度完全達到國家的要求，每天平均節省下來的成本在3.36萬元左右，對經濟效益的影響不言而喻。從這個方面看，在工業上固硫型水煤漿能夠發揮很好的作用。不過在以后的幾年中固硫型水煤漿就沒有出現過在工業上應用的報道，這主要是企業在環保方面的一時欠缺。我國的工業發展正處在發展階段，人們的環保意識和理念不能跟上社會的進步，許多事例告訴我們，我們都是在用環保的污染和人們的身體作為代價。還有就是政府政策的靈活性，助長了破壞環境的產生。我國在環保政策的制定以及環保的選產方面做得也很不夠，沒有喚醒人們的環保意識，加之地方保護主義的摻入更是如此。還有就是我國的固硫技術還不夠全面和完善，國內研究這方面技術的人較多，但是一般只在實驗室階段，沒有完全地用到實際的生產中去，導致了工業應用中出現了很多的問題。

4 結語

固硫劑的加入對我國的水煤漿的發展起到了非常好的作用，它能夠保證懸浮流化燃燒的較高的鍋爐效率，號可以有效地穩定的工況，解決了人們提倡生活的需求。水煤漿的固硫技術發展在我國已經10多年了，在其發展的過程中許多研究者付出了巨大的努力。當然我國的固硫劑技術發展和應用還不夠完善，但是其發展的速度卻非常之快，能夠為我國的固硫劑發展前景起到引領作用。

參考文獻

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作者簡介：王臣（1978-），男，遼寧義縣人，中煤國際工程集團北京華宇工程有限公司工程師，碩士，研究方向：熱能工程電廠設計。